1） Zhou Y, Hu A, Khan MI, Wu W, Tam B, Yavuz M. Recent progress in micro and nano-joining. J Phys Conf 3） Katayama S, Kawahito Y, Mizutani M. Latest progress in performance and understanding of laser 4） Cetkin E, Çelik YH, Temiz S. Microstructure and mechanical properties of AA7075/AA5182 jointed by 5） Xing B, Hao Y, Li YD, Ma Y, Chen TJ. Microstructure control of AZ31 alloy by self-inoculation method 6） Ishikawa T, Fujii H, Genchi K, Iwaki S, Matsuoka S, Nogi K. High speed-high quality friction stir 7） Farnia A, Malek F, Sabbaghzadeh J. Effects of pulse duration and overlapping factor on melting ratio in preplaced pulsed Nd : YAG laser cladding. Opt 2013;51:69–76. 8） Węglowski MS. Friction stir processing – State of the art. Arch Civ Mech Eng 2018;18:114–129. 9） 9)Y. Sakai, W. Ichikawa, T. Tanaka, Novel laser microwelding, ４．結び 参考文献 謝 辞 ある． 図から分かるように，LMSPでは，レーザ出力が高いほど，せん断強度が高くなる．一方，レーザ溶接の場合は，今回実験した範囲では，レーザ出力によるせん断強度の変化は小さかった．レーザ出力が900 Wの場合，LMSPの方がレーザ溶接よりもせん断強度が高くなる傾向がある．接合強度のばらつきを見てみると，レーザ溶接では，同じ条件で加工しても，せん断強度に大きなばらつきがあることが分かる．一方，LMSPでは，せん断強度のばらつきが，どのレーザ出力の場合でも低い． 以上のことから，LMSPでは，レーザ照射条件によっては，レーザ溶接と同程度以上のせん断強度が得られることを示した．また，強度のばらつきが小さく，信頼性が高い接合ができる可能性が高いことが示唆された． LMSPでは，溶融池を攪拌するため，空隙が生じにくく，また，攪拌による半凝固相が生じているため，高強度かつ安定した接合ができているものと考えられる．さらに，材料の溶融状態と組成流動状態が接合品質に大きく影響するため，レーザ照射条件と攪拌条件の適切な組み合わせを検討することが重要である．今後，表面品質や接合強度の観点から，加工条件を最適化する必要がある． 本研究では，新しい微細接合方法であるレーザ加熱攪拌プロセス（Laser Melting Stir Process; LMSP）の開発を目指して，その実現可能性を検討した9～10)．その結果，レーザで加熱して形成された溶融池を攪拌しながら凝固させることで，攪拌プロセスが実現できることを示した．また，レーザの照射条件が，攪拌の可否や加工痕の表面性状に大きな影響を及ぼすことを明らかとした． また，レーザ溶接とLMSPとを比較して，ステンレス鋼SUS304薄板の重ね合わせ接合時の接合強度を評価した結果，LMSPによってレーザ溶接と同程度の接合強度が得られることが確認できた．また，LMSPでの接合強度のばらつきは，レーザ溶接よりも大幅に小さいことが確認できた． 本実験のように，パルス波レーザを用いると，入熱量の変動が大きくなるため，安定した加熱が必要となる．今後は，粒子法（SPH法）を用いた数値シミュレーションやより詳細な実験により，LMSP加工時に生じる物理現象を解明するとともに，最適加工条件（どのようなレーザ照射条件，攪拌条件が良いのか）について，決定指針を構築していく．また，レーザ溶接，FSWと比較しながら，材料組織の状態を詳細に明らかとする． 今後の展望として，LMSPによる傾斜組成を有する傾斜機能微細構造物の造形へ応用することを考えている． 本研究は，公益財団法人天田財団による奨励研究助成 10） 10)W. Ichikawa, Y. Sakai, T. Tanaka, Development of new micro laser stir welding process with （若手研究者）（AF-2018239-C2）の助成を受けて実施された．ここに，深く謝意を表明する． Ser 2009;165. doi:10.1088/1742-6596/165/1/012012. 2） Choudhury B, Chandrasekaran M. Investigation on welding characteristics of aerospace materials - A review. Mater Today Proc 2017;4:7519–26. doi:10.1016/j.matpr.2017.07.083. welding. doi:10.1016/j.phpro.2012.10.008. FSW. J Mater Process Technol 2019;268:107–16. doi:10.1016/j.jmatprotec.2019.01.005. for semisolid rheocasting. Trans Nonferrous Met Soc doi:10.1016/S1003-6326(13)62501-7. welding of austenitic stainless steel. ISIJ Int 2009;49:897–901. doi:10.2355/isijinternational.49.897. doi:10.1016/j.optlaseng.2012.07.015. doi:10.1016/j.acme.2017.06.002. melting Manufacturing 10.1016/j.mfglet.2020.05.004 liquid-solid International Conference of Asian Society for Precision Engineering and Nanotechnology, 2019; 1-4. Phys Procedia China (English Ed Lasers Eng process stir Letters phase shift, 2012;39:8–16. 2013;23:567–75. for 2020;18;6-9. doi: Proceeding of − 284 −
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